JP2007057034A

JP2007057034A - Continuously variable transmission device

Info

Publication number: JP2007057034A
Application number: JP2005244733A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Ito; 雄一伊藤; Tomoya Sakaguchi; 智也坂口
Original assignee: NTN Corp; NTN Toyo Bearing Co Ltd
Current assignee: NTN Corp
Priority date: 2005-08-25
Filing date: 2005-08-25
Publication date: 2007-03-08
Also published as: WO2007023606A1

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a continuously variable transmission device having an increased load capacity without increasing the diameters of its pulley and ring. <P>SOLUTION: The continuously variable transmission device comprises a first shaft 12 rotatably supported on the housing 10, a second shaft 36 rotatably supported on the housing 10, the V-pulley 16 with its variable width supported on the first shaft 12, the ring 30 supported at its outer periphery with both side faces contacting the V-pulley 16, and a mechanism 40 for rotatably supporting a guide roller supporting the ring 30 at its outer periphery and moving the ring 30 around the second shaft 36. A plurality of units each consisting of the first shaft 12, the V-pulley 16 and the ring 30 are arranged around the second shaft 36. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は自動車や各種産業機械において利用される無段変速装置に関する。 The present invention relates to a continuously variable transmission used in automobiles and various industrial machines.

無段変速装置（ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）は昔から多くの考案がなされている。特許文献１にはトラクションドライブ式無断変速装置の一例が記載されている。
特開２００４−２６３８５７号公報 Many ideas have been devised for continuously variable transmissions (CVTs). Patent Document 1 describes an example of a traction drive type continuously variable transmission.
JP 2004-263857 A

特許文献１に記載された装置では、出力軸に対して入力軸は１本となっている。したがって、負荷容量を増大させるためには、プーリおよびリングの径を大きくする必要がある。しかしながら、リングの径が大きくなると、その質量が増加し、プーリの斜面の加工誤差がある場合など、リングの追従性が低下し、安定運転の限界速度が低下するという問題がある。 In the apparatus described in Patent Document 1, there is one input shaft with respect to the output shaft. Therefore, in order to increase the load capacity, it is necessary to increase the diameters of the pulley and the ring. However, when the diameter of the ring is increased, the mass thereof is increased, and there is a problem that the followability of the ring is lowered and the limit speed of stable operation is lowered, for example, when there is a machining error on the slope of the pulley.

この発明の主要な目的は、特許文献１に記載されたタイプの無段変速装置において、プーリおよびリングの径を大きくすることなく負荷容量を増大させることにある。 The main object of the present invention is to increase the load capacity without increasing the diameters of the pulley and the ring in the continuously variable transmission of the type described in Patent Document 1.

この発明の無段変速装置は、ハウジングに回転自在に支持された第一の軸と、ハウジングに回転自在に支持された第二の軸と、第一の軸に支持された溝幅が可変のＶプーリと、両側面にてＶプーリと接触し外周を支えられたリングと、リングの外周を支えるガイドローラを回転自在に支持し第二の軸回りにリングを移動させるための機構とから構成され、第一の軸とＶプーリとリングからなるユニットを第二の軸の周囲に複数配置したことを特徴とするものである。 The continuously variable transmission of the present invention includes a first shaft that is rotatably supported by the housing, a second shaft that is rotatably supported by the housing, and a groove width that is supported by the first shaft is variable. Consists of a V pulley, a ring that is in contact with the V pulley on both sides and supported on the outer periphery, and a mechanism that rotatably supports a guide roller that supports the outer periphery of the ring and moves the ring around the second axis A plurality of units each including a first shaft, a V pulley, and a ring are arranged around the second shaft.

この発明によれば、第一の軸とＶプーリとリングからなるユニットを第二の軸の周囲に複数配置したことにより、例えば第一の軸を入力軸、第二の軸を出力軸とした場合、複数の入力軸が入力トルクを分担して出力軸に伝達するため、各ユニットのプーリおよびリングの径を大きくすることなく、負荷容量を増大させることができる。また、伝達部が複数になるため、発熱部が分散され、耐焼付き性が向上する。さらに、歯付きリング単体の質量を小さくできるため、変速時の応答性が向上する。さらに、遊星歯車機構におけると同様に第二の軸の並進荷重が相殺されるという利点もある。 According to this invention, by arranging a plurality of units including the first shaft, the V pulley, and the ring around the second shaft, for example, the first shaft is the input shaft and the second shaft is the output shaft. In this case, since the plurality of input shafts share the input torque and transmit it to the output shaft, the load capacity can be increased without increasing the diameters of the pulleys and rings of each unit. Moreover, since there are a plurality of transmission parts, the heat generating parts are dispersed, and the seizure resistance is improved. Furthermore, since the mass of the toothed ring alone can be reduced, the response at the time of shifting is improved. Further, there is an advantage that the translational load of the second shaft is canceled as in the planetary gear mechanism.

以下、図面に従ってこの発明の実施の形態を説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図１にこの発明の実施の形態である無段変速装置の側面を示し、図２に図１の一つの入力軸を通る断面を示す。これらの図から理解できるように、この無段変速装置は、軸方向に可動な一対のプーリ部材１６ａ，１６ｂでリング３０を軸方向両側から挟んだ構造である。この実施の形態ではリング３０は外周に歯車のような歯をもっているため、以下では歯付きリングと呼ぶこととする。 FIG. 1 shows a side view of a continuously variable transmission according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a cross section passing through one input shaft of FIG. As can be understood from these drawings, the continuously variable transmission has a structure in which the ring 30 is sandwiched from both sides in the axial direction by a pair of pulley members 16a and 16b movable in the axial direction. In this embodiment, the ring 30 has teeth such as gears on the outer periphery, and will be hereinafter referred to as a toothed ring.

図２において、符号１０はハウジングを概括的に指している。すなわち、ここではハウジングは単一の部材ではなく、全体として装置の外殻を構成する複数の部材を包括的にハウジングと呼んでいる。図示するように、ハウジング１０内に、互いに平行な二本の軸１２，３６がそれぞれ軸受を介して回転自在に支持されている。そして、これらの軸１２，３６は、一方の軸（１２または３６）を入力軸とすると、他方の軸（３６または１２）が出力軸となる関係にある。 In FIG. 2, reference numeral 10 generally indicates a housing. That is, here, the housing is not a single member, but a plurality of members constituting the outer shell of the apparatus as a whole are collectively called a housing. As shown in the figure, two shafts 12 and 36 parallel to each other are rotatably supported in the housing 10 via bearings. These shafts 12 and 36 are in a relationship such that when one axis (12 or 36) is an input shaft, the other axis (36 or 12) is an output shaft.

軸１２はＶプーリ１６を構成する一対のプーリ部材１６ａ，１６ｂを支持している。各プーリ部材１６ａ，１６ｂはボス部とディスク部とからなり、ディスク部が向かい合ってＶ溝を形成している。ディスク部はボス部の端部から半径方向に立ち上がっている。ボス部は軸１２に摺動自在に嵌め合わせてあり、ボールスプライン１４によって軸１２の軸方向に移動可能である。ボス部の外周には軸受１８が配置してある。なお、ボールスプライン１４の構造は、軸１２とプーリ部材１６ａ，１６ｂに形成した溝間にボールを介在させた周知のとおりのものである。 The shaft 12 supports a pair of pulley members 16 a and 16 b constituting the V pulley 16. Each pulley member 16a, 16b is composed of a boss portion and a disk portion, and the disk portions face each other to form a V-groove. The disk portion rises in the radial direction from the end of the boss portion. The boss is slidably fitted to the shaft 12 and can be moved in the axial direction of the shaft 12 by a ball spline 14. A bearing 18 is disposed on the outer periphery of the boss portion. The structure of the ball spline 14 is a well-known structure in which a ball is interposed between grooves formed in the shaft 12 and the pulley members 16a and 16b.

各プーリ部材１６ａ，１６ｂは溝幅調節機構２０を備えている。溝幅調節機構２０はここではボールねじタイプで、ねじ軸２２と、ナット２６と、複数のボール２８を含んでいる。ねじ軸２２は外周にボール２８を転動させるためのらせん溝を有し、かつ、外周に歯を切ったフランジ２４を有し、軸受１８を介してプーリ部材１６ａ，１６ｂのボス部に回転自在に支持されている。ナット２６は内周にボール２８を転動させるためのらせん溝を有し、ハウジング１０に固定されている。 Each pulley member 16a, 16b is provided with a groove width adjusting mechanism 20. Here, the groove width adjusting mechanism 20 is a ball screw type, and includes a screw shaft 22, a nut 26, and a plurality of balls 28. The screw shaft 22 has a spiral groove for rolling the ball 28 on the outer periphery, and has a flange 24 with teeth cut on the outer periphery, and is rotatable to the bosses of the pulley members 16a and 16b via the bearing 18. It is supported by. The nut 26 has a spiral groove for rolling the ball 28 on the inner periphery, and is fixed to the housing 10.

通常のボールねじと同様に、ねじ軸２２のらせん溝とナット２６のらせん溝との間にボール２８が介在し、ボール２８がらせん溝に沿って循環走行してねじ軸２２とナット２６の滑らかな相対回転および軸方向移動を許容する。この場合、ナット２６は固定されているため、ねじ軸２２が回転すると同時に軸方向に相対移動する。したがって、ねじ軸２２のフランジ２４を外部の駆動手段（図示省略）によって回転させると、その回転方向によって、ねじ軸２２が軸方向に移動し、軸受１８を介してプーリ部材１６ａ，１６ｂを相互に接近する向きに移動させ、または、プーリ部材１６ａ，１６ｂが相互に離反する向きに移動するのを許容する。 Similar to a normal ball screw, a ball 28 is interposed between the helical groove of the screw shaft 22 and the helical groove of the nut 26, and the ball 28 circulates along the helical groove to smoothly move the screw shaft 22 and the nut 26. Allow relative rotation and axial movement. In this case, since the nut 26 is fixed, the screw shaft 22 rotates and simultaneously moves in the axial direction. Therefore, when the flange 24 of the screw shaft 22 is rotated by an external driving means (not shown), the screw shaft 22 moves in the axial direction according to the rotation direction, and the pulley members 16a and 16b are mutually connected via the bearing 18. The pulley members 16a and 16b are allowed to move in the approaching directions or the pulley members 16a and 16b are moved away from each other.

歯付きリング３０の側面の断面形状はＶプーリ１６のＶ溝の断面形状と実質的に一致している。より具体的には、歯付きリング３０の側面の断面形状は、平面とするほか、副曲率を設けた曲面とすることもできる。歯付きリング３０は歯車３４とかみ合い、その歯車３４は軸３６に固定してある。歯付きリング３０は、歯車３４の歯とかみ合う歯の軸方向両側に平滑な円筒状ガイド面３２を有し、そのガイド面３２にてガイドローラ４２，４４と接する。言い換えれば、歯付きリング３０はガイドローラ４２，４４で外周をガイドされる。歯付きリング３０のガイドには、図示するように歯付きリング３０の外周面と接して転動するガイドローラ４２，４４を採用するほか、歯付きリング３０との接触荷重は小さいため、歯付きリング３０と滑り接触する滑り軸受（シュー）を採用してもよい。 The cross-sectional shape of the side surface of the toothed ring 30 substantially matches the cross-sectional shape of the V groove of the V pulley 16. More specifically, the cross-sectional shape of the side surface of the toothed ring 30 can be a flat surface or a curved surface provided with a secondary curvature. The toothed ring 30 meshes with a gear 34 that is fixed to a shaft 36. The toothed ring 30 has smooth cylindrical guide surfaces 32 on both sides in the axial direction of the teeth that mesh with the teeth of the gear 34, and contacts the guide rollers 42 and 44 at the guide surfaces 32. In other words, the outer periphery of the toothed ring 30 is guided by the guide rollers 42 and 44. The guide of the toothed ring 30 employs guide rollers 42 and 44 that roll in contact with the outer peripheral surface of the toothed ring 30 as shown in the figure. A sliding bearing (shoe) that is in sliding contact with the ring 30 may be employed.

図２に示すように、ガイドローラ４２は歯車３４の両側に配置した一対の円板４２ａ，４２ｂで構成され、軸３６に対して回転自在に支持されている。ガイドローラ４４はピン４６を介して回転自在にガイドプレート４０に取り付けてある。したがって、ガイドローラ４２，４４相互の位置関係は固定的である。このように、歯付きリング３０は三つのガイドローラ４２，４４で外周から拘束されているため、中心軸がなくても回転が可能である（心なしローラ）。 As shown in FIG. 2, the guide roller 42 is composed of a pair of discs 42 a and 42 b disposed on both sides of the gear 34, and is supported rotatably with respect to the shaft 36. The guide roller 44 is rotatably attached to the guide plate 40 via a pin 46. Therefore, the positional relationship between the guide rollers 42 and 44 is fixed. Thus, since the toothed ring 30 is restrained from the outer periphery by the three guide rollers 42 and 44, the toothed ring 30 can be rotated without a central axis (centerless roller).

ガイドプレート４０は軸３６と同軸に、カラー３８に旋回自在に支持されている。ガイドプレート４０を旋回させることによって、中心Ｏ₁回りに歯付きリング３０の回転中心を移動させることができる。したがって、歯付きリング３０の外周に切られた歯は歯車３４と常にかみ合った状態にある。歯付きリング３０とＶプーリ１６との間にすきまが生じないようにＶプーリ１６とガイドプレート４０を制御すれば、歯付きリング３０が中心Ｏ₁回りに移動することにより、Ｖプーリ１６との接触点が変化し、一定の歯車３４の回転数に対し、Ｖプーリ１６の速度を連続的に変えることができる。このようにして、いわゆるＣＶＴが構成される。 The guide plate 40 is supported on the collar 38 so as to be rotatable coaxially with the shaft 36. By pivoting the guide plate 40, it is possible to move the center of rotation of the toothed ring 30 to the center O ₁ around. Therefore, the teeth cut on the outer periphery of the toothed ring 30 are always in mesh with the gear 34. If the V pulley 16 and the guide plate 40 are controlled so that there is no gap between the toothed ring 30 and the V pulley 16, the toothed ring 30 moves around the center O _1, whereby The contact point changes, and the speed of the V pulley 16 can be continuously changed with respect to a constant rotation speed of the gear 34. In this way, a so-called CVT is configured.

軸１２とＶプーリ１６と歯付きリング３０とで一つのユニットを構成する。そして、図１に示すように、３つのユニットが軸３６の周囲に配置してある。各ユニットの軸１２は、ハウジング１０の外に突出した端部にギア４８が固定してある。このギア４８は軸５０のギア５２とかみ合っている。 The shaft 12, the V pulley 16, and the toothed ring 30 constitute one unit. As shown in FIG. 1, three units are arranged around the shaft 36. The shaft 12 of each unit has a gear 48 fixed to an end protruding outside the housing 10. This gear 48 meshes with the gear 52 of the shaft 50.

Ｖプーリ１６を支持する軸１２を入力側とした場合、歯付きリング３０をＶプーリ１６の溝内に押し込んだ状態が減速状態となる。図１に矢印で示す方向にＶプーリ１６から回転力が入力されると、Ｖプーリ１６から歯付きリング３０に力Ｆが作用し、ほぼ同じ大きさの力が歯車３４から作用する。歯車３４からの反力が歯付きリング３０をＶプーリ１６に押し込む方向に働くため、伝達トルクの増大に伴い自動的に接触力が大きくなる。 When the shaft 12 that supports the V pulley 16 is on the input side, the state where the toothed ring 30 is pushed into the groove of the V pulley 16 is a deceleration state. When a rotational force is input from the V pulley 16 in the direction indicated by the arrow in FIG. 1, a force F acts on the toothed ring 30 from the V pulley 16, and a force of almost the same magnitude acts from the gear 34. Since the reaction force from the gear 34 acts in a direction to push the toothed ring 30 into the V pulley 16, the contact force automatically increases as the transmission torque increases.

この発明の実施の形態を示す無段変速装置の正面図Front view of continuously variable transmission showing an embodiment of the present invention 図１の装置の部分断面図Partial sectional view of the device of FIG.

Explanation of symbols

１０ハウジング
１２軸
４８ギア
１４ボールスプライン
１６Ｖプーリ
１６ａ，１４ｂプーリ部材
１８軸受
２０溝幅調節機構
２２ねじ軸
２４フランジ
２６ナット
２８ボール
３０歯付きリング
３２ガイド面
３４歯車
３６軸
３８カラー
４０ガイドプレート
４２ガイドローラ
４２ａ，４２ｂ側板
４４ガイドローラ
４６ピン
５０軸
５２ギア DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Housing 12 Shaft 48 Gear 14 Ball spline 16 V pulley 16a, 14b Pulley member 18 Bearing 20 Groove width adjusting mechanism 22 Screw shaft 24 Flange 26 Nut 28 Ball 30 Toothed ring 32 Guide surface 34 Gear 36 Shaft 38 Collar 40 Guide plate 42 Guide roller 42a, 42b Side plate 44 Guide roller 46 Pin 50 Shaft 52 Gear

Claims

A first shaft rotatably supported by the housing, a second shaft rotatably supported by the housing 10, a V pulley having a variable groove width supported by the first shaft, and both side surfaces A ring that is in contact with the V pulley and supported on the outer periphery, and a mechanism that rotatably supports a guide roller that supports the outer periphery of the ring and moves the ring around the second axis. A continuously variable transmission in which a plurality of units including pulleys and rings are arranged around a second shaft.